CN112964101A - 一种抗加速度环路热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗加速度环路热管，包括双储液器毛细泵、连接管路、主冷凝器、副冷凝器、热补偿器和数个蒸发单元，热补偿器和蒸发单元内均设计流体通道，热补偿器和蒸发单元间依次通过连接管路连通；双储液器毛细泵在毛细泵两侧各有一个储液器，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连,液体工质通过双储液器毛细泵的储液器进入毛细芯，毛细芯受热后毛细力驱动工质循环，经由连接管路依次通过副冷凝器、热补偿器、各蒸发单元、主冷凝器，最后回到双储液器毛细泵的储液器内，完成循环。本发明的蒸发单元内的流体通道可设计为并行两条通道，可满足环路热管的主备份设计要求，以提高其可靠性。

Description

一种抗加速度环路热管
技术领域
本发明涉及一种抗加速度环路热管，属于航空航天热控技术领域。
背景技术
环路热管是利用毛细力驱动工质循环以传递热量的两相流体回路系统，具有热阻小、传输热量大、传热距离远、无运动部件等优点，近年来一直是倍受青睐的高效热控产品之一。
作为传统环路热管的改型产品，毛细泵蒸发单元组件实现了毛细泵与热源的分离，通过设计蒸发组件(热源冷板组件)与热源耦合来携带热量。毛细泵蒸发单元组件含多个蒸发单元，由柔性管路串/并联而成，其结构简单、布局灵活；同时环路热管通过控制储液器温度达到遥控被控热源温度的目的，具有控温精度高的优点。这使环路热管应用于航天器分散式热源精密控温时的优势更显凸出。
通常单储液器毛细泵蒸发单元组件管路采用蛇形结构布局，但毛细泵蒸发单元组件突然受到某一方向上的加速度(如飞机加速减速或转弯变向时产生的加速度等)时，毛细泵及蒸发单元内的液体可能会由于惯性而产生停止流动或倒流，导致蒸发单元内工质断流，毛细泵内毛细芯干涸，环路热管停止运行，致使蒸发单元温度高出指标。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种抗加速度环路热管，可使环路热管受到某方向的加速度时，毛细泵以及蒸发单元内的工质不发生由断流或倒流所造成的毛细泵内毛细芯干涸和蒸发单元内液体工质烧干现象，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致。
本发明解决技术的方案是：
一种抗加速度环路热管，包括双储液器毛细泵、连接管路、主冷凝器、副冷凝器、热补偿器和数个蒸发单元，
热补偿器和蒸发单元内均设计流体通道，热补偿器和蒸发单元间依次通过连接管路连通；
蒸发单元由底板和顶板组成，底板上设计有槽道，底板和顶板密封装配后构成流体通道；
双储液器毛细泵在毛细泵两侧各有一个储液器，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连；
在环路热管运行时，热补偿器通过其上加热器加热流经其内的液体工质至气液两相状态；
液体工质通过双储液器毛细泵的储液器进入毛细芯，毛细芯受热后毛细力驱动工质循环，经由连接管路依次通过副冷凝器、热补偿器、各蒸发单元、主冷凝器，最后回到双储液器毛细泵的储液器内，完成循环。
进一步的，从副冷凝器流出的液体工质到达蒸发单元，蒸发单元内管路设计为波纹结构。
进一步的，所述的蒸发单元中的波纹结构可由下式确定：
Figure BDA0002954791110000021
其中，P为蒸发单元入口压力，ρ为工质密度，α为波纹结构夹角角度的一半，ax为环路热管所受加速度在垂直于波纹结构夹角角平分线上的分量，l为蒸发单元流道长度，d为蒸发单元流道直径，u为工质流速，λ为损失系数。
进一步的，损失系数λ根据实际情况取1.1～1.5。
进一步的，蒸发单元内的流体通道为蛇形波纹结构。
进一步的，蒸发单元内的流体通道为两条并行通道。
进一步的，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连，使毛细泵在受到任何方向上的加速度时，至少有一个储液器内液体工质可流入毛细芯，防止毛细芯干涸。
进一步的，当环路热管组件受到任何方向的加速度时，波纹结构可以防止蒸发单元内的工质断流或倒流，以避免蒸发单元内液体工质烧干，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致。
进一步的，热补偿板、蒸发单元均由底板和顶板组成，材料均为不锈钢，两者焊接密封。
进一步的，槽道底部设计直径小于等于1mm、深度大于等于0.5mm的凹坑，凹坑间距小于等于2mm。
进一步的，连接管路可选用外径Φ2mm～Φ3mm的不锈钢管，连接管路与热补偿板、蒸发单元焊接装配。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明的双储液器毛细泵蒸发单元组件在传统的毛细泵蒸发单元组件基础上，采用双储液器毛细泵替代传统单储液器毛细泵，即毛细泵两侧各有一个储液器，且两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连，使毛细泵在受到任何方向上的加速度时，至少有一个储液器内液体工质可流入毛细芯，防止毛细芯干涸；
(2)本发明的蒸发单元内的流道设计为波纹结构，当环路热管组件受到任何方向的加速度时，波纹结构可以防止蒸发单元内的工质断流或倒流，以避免蒸发单元内液体工质烧干，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致；
(3)本发明的热补偿板及所述蒸发单元内流体通道为蛇形波纹结构，有利于增强换热能力及自身的均温性；
(4)本发明的蒸发单元内的流体通道可设计为并行两条通道，可满足环路热管的主备份设计要求，以提高其可靠性；
(5)本发明毛细泵蒸发单元组件在蒸发单元组件前端增置了热补偿器，在环路热管运行时，热补偿器通过加热流经其内的液体工质，使进入各蒸发单元内的工质均为气、液两相态，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致；
(6)本发明的所述蒸发单元内流体通道底部设有微小凹坑，可形成汽化核心，有利于工质沸腾相变。
附图说明
图1为本发明防加速度环路热管原理图；
图2为本发明环路热管蒸发单元组件构成示意图；
图3、图4为本发明蒸发单元底板结构示意图；
图5为本发明双储液器毛细泵结构示意图；
图6为本发明波纹结构局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
如图1、2、5所示本发明一种抗加速度环路热管原理图，包括双储液器毛细泵、连接管路、主冷凝器、副冷凝器、热补偿板、数个蒸发单元。
热补偿板和蒸发单元内均设计流体通道，蒸发单元间依次通过连接管路连通；
双储液器毛细泵在毛细泵两侧各有一个储液器，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连，两个储液器内的液体工质均可由储液器进入毛细芯；
液体工质通过双储液器毛细泵的储液器进入毛细芯，由毛细力驱动工质循环，经由连接管路依次通过副冷凝器、热补偿器、各蒸发单元、主冷凝器，最后回到双储液器毛细泵的储液器内，完成循环。
热补偿板及蒸发单元大小尺寸及位置关系根据被控热源形位特征确定，连接管路管径、轨迹可根据实际情况灵活选取。
所述的蒸发单元由底板和顶板组成，底板上设计有槽道，底板和顶板密封装配后构成流体通道；蒸发单元内管路设计为波纹结构，所述的蒸发单元中的波纹结构可由下式确定：
Figure BDA0002954791110000041
其中，P为蒸发单元入口压力，ρ为工质密度，α为波纹结构夹角角度的一半，ax为环路热管所受加速度在垂直于波纹结构夹角角平分线上的分量，如图6所示，l为蒸发单元流道长度，d为蒸发单元流道直径，u为工质流速，λ为损失系数，可根据实际情况取1.1～1.5。
热补偿板、蒸发单元均由底板和顶板组成，材料均为不锈钢，通过机械加工成型，两者焊接密封，底板上均设计类似图3和图4所示的两条(主/备)蛇形波纹槽道，槽道底部设计直径小于等于1mm、深度大于等于0.5mm的凹坑，凹坑间距小于等于2mm。
连接管路可选用外径Φ2mm～Φ3mm的不锈钢管，连接管路与热补偿板、蒸发单元焊接装配。
本发明的双储液器毛细泵蒸发单元组件在传统的毛细泵蒸发单元组件基础上，采用双储液器毛细泵替代传统单储液器毛细泵，即毛细泵两侧各有一个储液器，且两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连，使毛细泵在受到任何方向上的加速度时，至少有一个储液器内液体工质可流入毛细芯，防止毛细芯干涸；
本发明的蒸发单元内的流道设计为波纹结构。当环路热管组件受到任何方向的加速度时，波纹结构可以防止蒸发单元内的工质断流或倒流，以避免蒸发单元内液体工质烧干，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致。
本发明的热补偿板及所述蒸发单元内流体通道为蛇形波纹结构，有利于增强换热能力及自身的均温性。
本发明的蒸发单元内的流体通道可设计为并行两条通道，可满足环路热管的主备份设计要求，以提高其可靠性。
所述的毛细泵蒸发单元组件在蒸发单元组件前端增置了热补偿器，在环路热管运行时，热补偿器通过加热流经其内的液体工质，使进入各蒸发单元内的工质均为气、液两相态，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致；
本发明的所述蒸发单元内流体通道底部设有微小凹坑，可形成汽化核心，有利于工质沸腾相变。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种抗加速度环路热管，其特征在于，包括双储液器毛细泵、连接管路、主冷凝器、副冷凝器、热补偿器和数个蒸发单元，
热补偿器和蒸发单元内均设计流体通道，热补偿器和蒸发单元间依次通过连接管路连通；
蒸发单元由底板和顶板组成，底板上设计有槽道，底板和顶板密封装配后构成流体通道；
双储液器毛细泵在毛细泵两侧各有一个储液器，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连；
在环路热管运行时，热补偿器通过其上加热器加热流经其内的液体工质至气液两相状态；
液体工质通过双储液器毛细泵的储液器进入毛细芯，毛细芯受热后毛细力驱动工质循环，经由连接管路依次通过副冷凝器、热补偿器、各蒸发单元、主冷凝器，最后回到双储液器毛细泵的储液器内，完成循环。
2.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，从副冷凝器流出的液体工质到达蒸发单元，蒸发单元内管路设计为波纹结构。
3.根据权利要求2所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，所述的蒸发单元中的波纹结构可由下式确定：
Figure FDA0002954791100000011
其中，P为蒸发单元入口压力，ρ为工质密度，α为波纹结构夹角角度的一半，ax为环路热管所受加速度在垂直于波纹结构夹角角平分线上的分量，l为蒸发单元流道长度，d为蒸发单元流道直径，u为工质流速，λ为损失系数。
4.根据权利要求3所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，损失系数λ根据实际情况取1.1～1.5。
5.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，蒸发单元内的流体通道为蛇形波纹结构。
6.根据权利要求5所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，蒸发单元内的流体通道为两条并行通道。
7.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，两个储液器均与毛细泵内的毛细芯相连，使毛细泵在受到任何方向上的加速度时，至少有一个储液器内液体工质可流入毛细芯，防止毛细芯干涸。
8.根据权利要求2或3所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，当环路热管组件受到任何方向的加速度时，波纹结构可以防止蒸发单元内的工质断流或倒流，以避免蒸发单元内液体工质烧干，保证被控热源工作/非工作时温度恒定、一致。
9.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，热补偿板、蒸发单元均由底板和顶板组成，材料均为不锈钢，两者焊接密封。
10.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，槽道底部设计直径小于等于1mm、深度大于等于0.5mm的凹坑，凹坑间距小于等于2mm。
11.根据权利要求1所述的一种抗加速度环路热管，其特征在于，连接管路可选用外径Φ2mm～Φ3mm的不锈钢管，连接管路与热补偿板、蒸发单元焊接装配。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6227288B1 (en) * 2000-05-01 2001-05-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional capillary system for loop heat pipe statement of government interest
CN102664212A (zh) * 2012-06-01 2012-09-12 华北电力大学（保定） 一种蛇形通道太阳能电池废热回收装置
CN105277028A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 中国电子科技集团公司第十研究所 一体化结构热控环路热管
CN105910479A (zh) * 2016-04-18 2016-08-31 北京空间机电研究所 一种控温型环路热管的蒸发器组件
CN109798795A (zh) * 2018-11-28 2019-05-24 北京空间飞行器总体设计部 一种双储液器平板环路热管
CN110030860A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 北京航空航天大学 一种双引管型双储液器环路热管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6227288B1 (en) * 2000-05-01 2001-05-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional capillary system for loop heat pipe statement of government interest
CN102664212A (zh) * 2012-06-01 2012-09-12 华北电力大学（保定） 一种蛇形通道太阳能电池废热回收装置
CN105277028A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 中国电子科技集团公司第十研究所 一体化结构热控环路热管
CN105910479A (zh) * 2016-04-18 2016-08-31 北京空间机电研究所 一种控温型环路热管的蒸发器组件
CN109798795A (zh) * 2018-11-28 2019-05-24 北京空间飞行器总体设计部 一种双储液器平板环路热管
CN110030860A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 北京航空航天大学 一种双引管型双储液器环路热管

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